Energieeffiziente Beleuchtung


Zuletzt aktualisiert von Rolf Gloor am 03.06.2013

Artikel Introbild
Die künstliche Beleuchtung ist eine der ersten Elektrizitätsanwendungen und wird oft als grosser Stromverbraucher verdächtigt. In verarbeitenden Gewerbebetrieben liegt der Anteil der Beleuchtung am Gesamtstromverbrauch meistens unter 5% und selten über 10%.

Licht ist wichtig für das Wohlbefinden, die Arbeitsqualität und die Präsentation von Produkten. Das Licht muss aber richtig verteilt werden und es soll nur leuchten, wenn Personen im Wirkbereich sind und das Tageslicht zu schwach ist. Die Leuchtstofflampe ist in den meistens Fällen technisch und wirtschaftlich das optimale System, siehe Lampenvergleich.

Energieverluste bei einer Raumbeleuchtung mit einer Leuchtstofflampe und elektronischem Vorschaltgerät (EVG). Bei Lampen wird eigentlich nicht der Wirkungsgrad angegeben, sondern die Lichtausbeute pro Aufnahmeleistung [lm/W] da die Nutzleistung, der Lichtstrom, nur im sichtbaren Bereich gemessen wird. (Quelle: Schätzung Gloor)
 100%  Elektrische Leistung
5%  Verluste im Vorschaltgerät
75%  Verluste in der Lampe (25% Wirkungsgrad ist ein sehr guter Wert)
5%  Verluste in der Leuchte (Leuchtenwirkungsgrad)
15%  Licht, davon oft ein grosser Anteil nicht genutzt (Tageslicht, niemand anwesend ...)

Kennzahlen

Die spezifischen Werte für die ausgesuchten Nutzungen (typische Leistungskategorien) sind aus der Norm SIA 380/4, Tabelle C1.
Raumnutzung Grenzwert Zielwert Grenzwert Zielwert
Verkehrsflächen 7,0 W/m² 4,5 W/m² 11 kWh/m²a 2 kWh/m²a
Wohnraum 9,5 W/m² 6,5 W/m² 36 kWh/m²a 17 kWh/m²a
Lagerhalle 11,5 W/m² 8,0 W/m² 40 kWh/m²a 20 kWh/m²a
Grossraumbüro 12,5 W/m² 9,0 W/m² 29 kWh/m²a 14 kWh/m²a
Feinwerkstatt 15,0 W/m² 10,5 W/m² 48 kWh/m²a 23 kWh/m²a
Lebensmittelladen 21,5 W/m² 12,5 W/m² 73 kWh/m²a 53 kWh/m²a
Warenhaus 33,5 W/m² 18,5 W/m² 118 kWh/m²a 89 kWh/m²a
Bijouterie 43,0 W/m² 24,0 W/m² 139 kWh/m²a 70 kWh/m²a

Energiesparmassnahmen

Prozess

Massnahme

Bemerkungen

Abschalten

Räume und Bereiche, welche öfters nur für kurze Dauer benützt werden, sollten über eine automatische Lichtschaltung verfügen.

Ein dazu erforderlicher Bewegungsmelder oder Präsenzmelder kostet ohne Montage keine 100 Franken.

Pausen

Leuchtstofflampen werden häufig nicht ausgeschaltet, weil die Benützer "gelernt" haben, dass das Einschalten "extrem viel" Strom braucht. In Wirklichkeit lohnt sich energetisch das Ausschalten schon nach einer Sekunde.

Für spezielle Fälle gibt es auch Leuchtstofflampen mit einer Steuerung der Vorheizphase, welche für mehrere 100'000 Schaltvorgänge ausgelegt sind.

Wegen der Lebensdauerminderung durch den Einschaltvorgang bei Lampen ohne elektronischem Vorschaltgeräte lohnt sich das Ausschalten bei Pausen ab 10 Minuten. Eine betriebene Leuchtstofflampe altert in dieser Zeit etwa gleich stark.

Tageslichtanpassung

In Räumen mit Tageslicht wird am Morgen oft das Abschalten des Kunstlichtes vergessen. Zum einen sollten die Lampen in Reihen parallel zur Fensterfront gruppiert sein und zum andern sollten diese entsprechend den Lichtverhältnissen manuell oder automatisch geschaltet oder gedimmt werden. In gekühlten Räumen wird dadurch auch Kälteenergie gespart.

Einsparungen bis 60% sind möglich. Eine automatische Lichtsteuerung für Neuanlagen rentiert nach 3 Jahren, für bestehende Anlagen erst viel später.

Tageslichtnutzung

Für einen Neubau ist die Tageslichtnutzung ein Qualitätsmerkmal. Bei bestehenden Bauten sind Fenster oft wegen der sommerlichen Überhitzung verdeckt (hoffentlich nicht innen). Mit speziellen Jalousien oder geschickt angeordneten Vordächern kann das Tageslicht ohne die Sommerhitze genutzt werden.

In Räumen mit dunklen Decken und Wänden verbessert ein heller Anstrich die Wirkung des Tages- und Kunstlichtes erheblich.

Schaltung

In einem grossen Raum sollte die Beleuchtung der Nutzung entsprechend in Gruppen einzeln ein- und ausgeschaltet werden können. Bei der Umsetzung ist auf eine logische Anordnung der Schalter und eine benutzernahen Platzierung zu achten.

Nach sia 380/4 müssen bei Raumtiefen über 5 m die fensternahen Leuchtreihen separat schaltbar sein.

Wartung

Verschmutzte Lampen und Leuchten sollten gereinigt werden. Leuchtstofflampen haben am Ende ihre Lebensdauer (8000 bis 15'000 Betriebsstunden) eine Reduktion der Lichtmenge um 20 bis 30%.

Je nach Zugänglichkeit (zum Beispiel Hallendecke) lohnt sich eine Gesamterneuerung aller Lampen in einem festen Turnus.

Lichtanpassung

Wenn für einen Raum oder Bereich zu viel Licht vorhanden ist, sollten einzelne Lampen entfernt werden.
Wenn an einem abgegrenzten Arbeitsplatz viel Licht gebraucht wird, sollten die erforderlichen Leuchten möglichst nahe angebracht werden (Stichwort Schreibtischlampe).

Zahlt sich sofort aus.

Lampenart

Die beste Wirtschaftlichkeit (Betriebskosten) für die Raumbeleuchtung haben Leuchtstofflampen T5 mit 16 mm Durchmesser und elektronischen Vorschaltgeräten (EVG).

Die mittlere Farbqualität von Leuchtstofflampen (Dreibandenlampe) hat die bessere Lichtausbeute als die Standard- oder Luxusqualität.

Vorschaltgeräte

Standard ist das KVG (Konventionelle Vorschaltgerät). Es besteht im Wesentlichen aus einer Netzdrossel zur Strombegrenzung und einem Bimetallschalter mit einem Entstörkondensator. Beim Betrieb geht etwa 10 bis 20% der Aufnahmeleistung als Wärme in der Drossel verloren.
Die verlustarmen Vorschaltgeräte (VVG) haben grössere und bessere Drosseln und dadurch geringere Verluste.
Die elektronischen Vorschaltgeräte (EVG) haben nur geringe Verluste (etwa 5 bis 10%), verbessern durch ein langsames Aufheizen der Elektroden (2 Sekunden) die Lampenlebensdauer und erhöhen durch die hohe Taktung (50 kHz) den Lampenwirkungsgrad um etwa 20%.

Elektronische Vorschaltgeräte sind teurer als konventionelle. Das ist aber der einzige Nachteil. Sie erhöhen den Wirkungsgrad der Leuchtstofflampen um 20%, schonen die Lampe, flackern nicht und belasten das Stromnetz durch eingebaute Kompensationschaltungen weniger mit Oberwellen.
Die Mehrkosten einer Leuchtstofflampe mit EVG zahlen sich nach 5'000 bis 10'000 Betriebsstunden über den Energieverbrauch und die Lampenlebensdauer zurück.

 

T5-Adapter

Um ohne grosse Investitionskosten auf die energieeffizienten T5 Leuchtstofflampen mit EVG umzurüsten, gibt es auf dem Markt sogenannte T5 Adapter. Weil die T5 Lampe etwas kürzer (5 cm) als die T8 ist, passt dieser Adapter in die bestehenden Fassungen.
Der Stromverbrauch reduziert sich und die Lampenlebensdauer erhöht sich um 25 bis 50%, was so schon über eine Lampenlebensdauer rentabel ist.

Die gleiche Leuchte hat mit der T5-Adapter weniger Licht. Bei der 120 cm Armatur sind es 5 bis 15%, bei der 150 cm Armatur 25 bis 40%. Beim Ersatz einer ausgebrannen T8 Leuchtstofflampe merkt man das kaum.

Wenn die ursprüngliche Lichtmenge erforderlich ist oder die Anlage schon sehr alt ist (über 30 Jahre) ist die Neuinstallation einer T5-Anlage mit der Möglichkeit zur Lichtanpassung die bessere Lösung.

Spannungabsenkung

Für Tiefgaragen, Lagerhallen, Werkhallen, Tunnel usw. gibt es mit Halbleiter geschaltete Spartrafos, welche eine stufenweise Spannungsabsenkung mit hohem Wirkungsgrad ermöglichen. Da die Aufnahmeleistung etwa quadratisch mit der Spannung verläuft, ergibt eine Spannung von 200 anstelle von 230 V eine Leistungsreduktion von 24%.

Bei Lampen mit EVG funktioniert dieses Prinzip nicht.

Eine solche Spannungsabsenkung bewirkt natürlich auch eine entsprechende Reduktion der Lichtmenge. Wenn dauernd weniger Licht benötigt wird, kann das auch mit weniger Lampen erreicht werden. Bei temporärer Lichtreduktion einer grossen Anzahl von Lampen ist das eine wirtschaftliche Lösung.

Lampenvergleich

Zusammenfassung der technischen Werte von verschiedenen Lampentypen. (Quelle: Vereinfachung aus diversen Publikationen durch Gloor)
Lampentyp Lichtausbeute
lm/W
Lebensdauer
1000 h
Farb-
qualität
Bemerkungen
Glühlampe 5 bis 15 0,1 bis 1,5 sehr gut günstig
Halogenlampe 15 bis 20 0,1 bis 2,5 sehr gut Punktstrahler
Halogenlampe IR-beschichtet 20 bis 25 1,5 bis 2,5 sehr gut Punktstrahler
Kompakt-Leuchtstofflampe 40 bis 75 8 bis 12 gut  
Leuchtstofflampe 50 bis 100 10 bis 40 gut am besten mit Ø 16 mm und EVG
Leuchtstofflampe Induktion 80 bis 90 50 bis 60 gut Induktionsgerät erforderlich
Xenonlampe 80 bis 100 1 bis 4 sehr gut teuer
Kaltkathodenlampe (Neon) 10 bis 30 20 bis 50 gut  
Halogen Metalldampflampe 60 bis 100 8 bis 16 gut Punktstrahler, Hallenbeleuchtung
Quecksilberdampflampe 30 bis 60 8 bis 12 mittel für Aussenbeleuchtung
Natrium Hochdrucklampe 70 bis 150 20 bis 30 schlecht für Aussenbeleuchtung
Natrium Niederdrucklampe 100 bis 200 10 bis 20 keine für Aussenbeleuchtung
Leuchtdiode (LED) 10 bis 140 30 bis 100 gut Punktstrahler
Die typische Lichtausbeute von ausgesuchten Lampen aus der Norm SIA 380/4, Tabelle 3.23.
Lampentyp Nenn-
leistung
Leistungs-
aufnahme
Licht-
strom
Lichtaus-
beute
Effizienz-
klasse und
Bemerkungen
W W lm lm/W
Glühlampe Standard (E27) 60 60 720 12 E
Glühlampe Globe Lampe (E27) 60 60 600 10 F
Glühlampe Spiegelkopf-Lampe (E27) 60 60 550 9 F
Glühlampe Stabförmige 60 60 420 7 G
Halogenlampe Niedervolt Standard 50 53 930 18 C
Halogenlampe Niedervolt Infrarot beschichtet 50 53 1200 23 B
Halogenlampe Hochvolt Standard 300 300 5000 17 E
Halogenlampe Hochvolt Infrarot beschichtet 250 250 5500 22 C
Kompakt-Leuchtstofflampe Standard E27 11 11 600 55 A
Kompakt-Leuchtstofflampe Birnenform E27 11 11 500 46 B
Kompakt-Leuchtstofflampee 1 mal gefaltet 11 12 900 75 A
Kompakt-Leuchtstofflampe 1 mal gefaltet 55 61 3000 50 B
Kompakt-Leuchtstofflampe 2 mal gefaltet 18 20 1200 60 B
Kompakt-Leuchtstofflampe 3 mal gefaltet 18 20 1200 60 B
Kompakt-Leuchtstofflampe 3 mal gefaltet 57 62 4300 69 B
Leuchtstofflampe T 12, Ø 38 mm, l 1500 mm 65 84 4800 57 hinzugefügt
Leuchtstofflampe T 8, Ø 26 mm, l 1500 mm 58 55 5200 94 A
Leuchtstofflampe T 5, Ø 16 mm, l 1449 mm 35 37 3500 95 A
Leuchtstofflampe T 5, Ø 16 mm, l 1449 mm 80 85 6150 72 A
Leuchtstofflampe T 2, Ø 7 mm, l 523 mm 13 16 860 54 B
Leuchtstofflampe T 5, Ringform, 22 26 1800 69 A
Halogen-Metalldampf 70 80 6600 83 A

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